现场可编程门阵列FPGA(Field Programmbel Gate Array)芯片是一种用编程方式快速实现数字系统的可编程逻辑器件。其主要特点有：设计编程十分容易，通过编程可以把FPGA芯片配置成用户需要的硬件数字电路；设计修改方便，设计者可通过反复修改逐步达到设计目的和优化；可在开发系统中直接进行系统仿真，无工艺实现的损耗；设计通过在线系统编程、远程在线重构等技术降低维护升级成本，因此在通信、控制、数据计算以及信息家电等领域得到了广泛的应用。特别是在小批量、多品种的产品需求中取代了ASIC的市场。在航空、航天和军事领域，FPGA更是具有其他器件不可替代的作用。　　 半导体芯片的生产制造过程并不是完美无缺的，所有的芯片需要进行针对制造缺陷的测试，FPGA芯片也不例外。测试保证了芯片的批量生产中成品的质量，保证送到客户手中的芯片没有任何的缺陷，所以测试在芯片的生产制造过程中扮演了一个非常重要的角色。随着FPGA芯片规模越来越大，结构越来越复杂，产品测试也越来越复杂，越来越困难。测试占芯片成本的比例也越来越大。在FPGA测试所面临的主要问题是：对CLB、互连资源、IO资源等结构进行数学建模、测试配置算法和测试向量的开发、测试结构的选择、测试平台的搭建等。　　 本文依托中国科学院知识创新工程重要方向项目“百万系统门级FPGA芯片研制及抗辐照加固关键技术研究”之子课题“基于SRAM的FPGA芯片测试技术研究”开展了FPGA芯片测试技术一系列问题研究，包括Xilinx XC4000系列FPGA测试配置算法、自动测试配置软件、测试模型建立、硬件测试平台搭建；XilinxVirtex-II系列FPGA开关矩阵测试建模和测试结构选择；一款国产FPGA芯片可配置资源测试配置产生算法的研究。本文主要工作及创新点如下：　　 FPGA的可配置逻辑模块主要包括3部分：常规CLB逻辑、接口逻辑、进位逻辑模块(CLM，Carry Logic Module)。通过对CLB配置而实现不同的逻辑功能。给出了一种测试CLB的组合逻辑部分和时序逻辑部分经典的8个测试配置。作者提出了基于故障模型的CLB模型测试方法，加入固定型的单故障，仿真测试配置和测试向量针对该故障的正确性。然后再将测试配置和测试向量施加到硬件测试平台中进行验证。　　 FPGA裸片中80％以上的面积和8层以上的金属用于互连结构，互连资源的故障概率大大高于逻辑元件。所以互连资源的测试是FPGA测试的重要组成部分。作者用G图为Xilinx XC4000系列FPGA互连资源建模，并用改进的贪心算法为图着色，最小颜色数目即互连资源最小测试配置数目。并编程实现自动测试配置生成算法，4个全局配置对全局互连达到100％的覆盖率，18个局部互连配置实现了100％覆盖率。测试配置(Test Configuration，TC)要转换成器件配置(DeviceConfiguration，DC)才能下载到FPGA芯片中，这在FPGA测试中是非常关键的步骤。作者提出了一种新的用坐标定位实现测试配置到器件配置的转换方法，这种转换方法简单实用。最后作者搭建了基于ATE的测试平台，通过这个平台实现了验证Xilinx XC4000系列FPGA芯片互连资源测试方法，测试效果良好。　　 通过XC4000系列FPGA可配置逻辑单元和互连资源测试的研究，作者总结了适合FPGA测试的一般方法，可以应用在任何类型的FPGA测试中。　　 Xilinx Virtex-II系列FPGA采用0.15微米/0.12微米，8层金属的CMOS工艺，结构优化，因此高速、低功耗，很高的灵活性，高密度达到千万门级。Xilinx Virtex-II系列FPGA的互连结构非常的复杂，规模也非常大。要对其结构进行数学建模，并形成自动测试配置生成的算法是非常困难的。作者提出了一种针对开关矩阵多路选择器的测试配置方法和测试向量。并将这种方法推广到芯片级测试配置，提出了一种基于BIST的测试结构。这是因为FPGA芯片的IO端口有限，用BIST结构可以减少10资源的使用。